具有复合冷源的分区内冷型机柜散热系统技术方案

本发明专利技术为具有复合冷源的分区内冷型机柜散热系统，涉及散热节能系统领域。包括：机柜、冷却塔以及制冷机；冷却塔出水口处设置流量调控管路，通过流量调控管路对冷却塔和制冷机的低温水输出流量进行调控；制冷机上设置换热循环管路，冷却塔与制冷机之间通过流量调控管路与换热循环管路构成流动与换热循环回路；机柜至少包括：低负载区A区，其至少包括A区机柜门以及风冷散热单元；中负载区B区，其至少包括B区机柜门、中负载区水冷散热单元以及中负载区冷却液回路；以及高负载区C区，其至少包括C区机柜门、高负载区水冷散热单元以及高负载区冷却液回路。本装置在保证散热效果的情况下，实现对能源的高效利用，达到节约能源消耗的目的。

Cooling system with compound cooling source in district cooling cabinet

【技术实现步骤摘要】
具有复合冷源的分区内冷型机柜散热系统
本专利技术涉及散热节能系统
，特别涉及具有复合冷源的分区内冷型机柜散热系统。
技术介绍
为了顺应全球大数据的发展趋势，自提出“互联网+”概念并实施至今，我国应用于各行各业的计算机数量和互联网使用量呈现指数型爆发增长的趋势，与之相应的数据中心也朝着集成化、模块化、高效化、绿色化的方向改进升级。在大幅度提高数据中心的运算和处理性能的同时，也以高产热密度和高能源消耗为代价。IT设备作为数据中心最小的工作单元，集中安装在机柜内。近些年刀片IT设备的产生以及大面积的应用，造成单位面积的发热量急剧上升。为了满足数据中心全年8760小时无休运行，如何将热量及时的带走使IT设备降温的同时提高能源的利用率是加速数据中心发展的决定性因素。目前数据中心单位面积发热量已远远高于大部分常规建筑水平。数据中心传统的散热控温方式主要有风冷和液冷两种。对于风冷型数据中心，主流送风方式为“下送上回”式。数据中心的空调系统将产生的冷空气送入地板静压箱并通过送风孔喷出，而机柜采用“面对面，背对背”的放置方式，冷空气从机柜前端(成为冷通道)流入机柜对IT设备进行冷却降温，而升温后的热空气从机柜背部(成为热通道)排出，由于其密度较低，在压差的作用下上升并返回空调系统从而完成循环。在此基础上还改进产生封闭冷热通道、模块化机柜和列间空调等形式。但这种强制风冷模式仍会出现机柜顶部温度比较高而底部温度极低的情况，且由于空调和机柜的长时间运行，会出现送风口堵塞，风道短路等情况，不仅会增大IT设备高温失效的风险，更加剧了系统能耗的增加。而利用自然条件对数据中心进行降温的自然风冷模式，这种方式制冷效率较高，极大的降低了能源的使用量，其运行费用较低。但其维护困难，空气清洁度不易控制，对于地理位置有极为苛刻的要求。为了解决风冷带来的问题，液冷技术应运而生。液冷型数据中心主要是采用液冷型机柜，将换热器和机柜集成为一体，通过向换热器中通入流动的冷却介质，例如温度较低的冷水，使冷水与热空气进行热的传导、对流与辐射，将IT设备产生的热量带走并实现IT设备的降温。液冷型机柜将冷却水系统和空气循环系统隔离，避免了空气短路和漏水等故障的发生，可靠性很高，在制冷效率方面，也有着极好的表现。另外，结构独立的机柜加强了数据中心的模块化管理模式，具有很高的普适性，维修简单。但是如何将固定的冷却资源按需分配到IT设备，真正的做到能源效率最大化是一个十分棘手的问题。另外，在机柜设计方面，由于其高度的一体化，设计和综合布线也是一个不容忽视的问题，这也会带来制造成本高的问题。申请号为201410357779.2专利名称为《一种液冷散热的IT设备机柜》的中国专利公开了一种液冷散热的IT设备机柜，包括外壳，IT设备板卡，散热管，散热管道，换热器，微型液泵，每个所述的IT设备板卡都对应安装一个所述的散热板，所述的散热管安装在所述的散热板上，通过所述的散热管道连接液泵和换热器，所述的散热管道和散热管内流动换热液体。该专利结构简单，散热工作时使外壳内形成冷热内循环，无需设置风扇即可产生良好的散热效果，缩小了热交换的空间。但这种结构对气流的流动有着比较大的依赖性，会有部分热气流上升增大机柜上层IT设备的换热压力，不利于IT设备工作的稳定。另外容易出现对于负载较高的IT设备冷却不及时而负载较低的IT设备温度过低的情况。申请号为201510144755.3专利名称为《门式冷水换热装置和液冷装置结合的IT设备机柜散热系统》的中国专利公开了一种门式冷水换热装置和液冷装置结合的IT设备机柜散热系统，包括液冷IT设备机柜，所述液冷IT设备机柜包括机柜柜体和设置于机柜柜体内的多个液冷IT设备，设有液冷装置对液冷IT设备进行直接的液冷散热，还设有门式冷水换热装置进行辅助换热。该专利采用液冷散热技术进行主制冷，机柜高温冷水散热技术进行辅助制冷，能将机柜绝大部分的热量带走，冷却效果较好且结构简单，但在机柜柜体安装液冷散热器会增大机柜的横向尺寸或在横向空间限定的情况下，占用IT设备的散热空间，会造成热量的集中。另外，门式冷水换热器作为辅助散热手段需要时刻在冷机的驱动下完成循环，在低负载工况下会造成能量的浪费。申请号为201620415880.3专利名称为《一种用于数据中心的自然冷却系统》的中国专利公开了一种用于数据中心的自然冷却系统，包括冷却水泵，它还包括高温冷冻水泵、低温冷冻水泵、换热器、冷水机；冷却水泵通过冷却水管与换热器的冷却进水口相连接；换热器的冷却出水口与冷水机的冷却进水口相连接；高温冷冻水泵的出水口与换热器的冷冻进水口相连接；所述的低温冷冻水泵的出水口分为两路，一路与冷水机的冷冻进水口相连接，另一路连接在换热器与高温冷冻水泵之间的管道上。该专利提供两种温度的冷冻水，实现对室外自然资源最大限度的利用，相较普通的水侧自然冷却更加节能。但整个散热循环过程，对能源的消耗较大。
技术实现思路
本专利技术为了解决现有技术中的不足，提供具有复合冷源的分区内冷型机柜散热系统。本专利技术的技术方案具体如下：具有复合冷源的分区内冷型机柜散热系统，包括：机柜、冷却塔以及制冷机；所述冷却塔出水口处设置流量调控管路，通过所述流量调控管路对所述冷却塔和所述制冷机的低温水输出流量进行调控；所述制冷机上设置换热循环管路，所述冷却塔与所述制冷机之间通过所述流量调控管路与所述换热循环管路构成流动与换热循环回路；所述机柜至少包括：低负载区A区，所述低负载区A区至少包括A区机柜门以及设置在所述A区机柜门上的风冷散热单元；中负载区B区，所述中负载区B区至少包括B区机柜门、设置在所述B区机柜门上的中负载区水冷散热单元以及设置在所述中负载区水冷散热单元上的中负载区冷却液回路，所述中负载区水冷散热单元与所述冷却塔之间通过所述流量调控管路与所述中负载区冷却液回路构成冷却塔供冷回路；以及高负载区C区，所述高负载区C区至少包括C区机柜门、设置在所述C区机柜门上的高负载区水冷散热单元以及设置在所述高负载区水冷散热单元上的高负载区冷却液回路，所述高负载区水冷散热单元与所述制冷机之间通过所述高负载区冷却液回路构成制冷机供冷回路。优选的，所述流量调控管路包括：冷却塔出水管路，所述冷却塔出水管路一端与所述冷却塔的出水口相连通；以及三通阀，所述三通阀的入水口与所述冷却塔出水管路另一端相连通。优选的，所述换热循环管路包括：制冷机进水管路，所述制冷机进水管路一端与所述制冷机的进水口相连通，所述制冷机进水管路另一端与所述三通阀的第一出水口相连通；制冷机出水管路，所述制冷机出水管路连接在所述冷却塔与所述制冷机之间；以及水泵，所述水泵设置在所述制冷机出水管路上。优选的，所述风冷散热单元包括：A区轴流风扇，所述A区轴流风扇设置在所述A区机柜门内部；以及A区控温传感器，所述A区控温传感器安装在所述A区机柜门的活动铰链处。优选的，所述中负载区水冷散热单元包括：B区水冷换热器，所述B区水冷换热器设置在所述B区机柜门背部；B区轴流风扇，所述B区轴流风扇设置在所述B区机柜门内部；以及B区控温传感器，所述B区控温传感器安装在所述B区机柜门的活动铰链处；所述B区水冷换热器采用铝翅片直管。优选的，所述中负载区冷却液回路包括：中负载区出水管路，所述中负载区出水管路本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.具有复合冷源的分区内冷型机柜散热系统，其特征在于，包括：机柜(1)、冷却塔(2)以及制冷机(3)；所述冷却塔(2)出水口处设置流量调控管路(21)，通过所述流量调控管路(21)对所述冷却塔(2)和所述制冷机(3)的低温水输出流量进行调控；所述制冷机(3)上设置换热循环管路(31)，所述冷却塔(2)与所述制冷机(3)之间通过所述流量调控管路(21)与所述换热循环管路(31)构成流动与换热循环回路；所述机柜(1)至少包括：低负载区A区，所述低负载区A区至少包括A区机柜门(11)以及设置在所述A区机柜门(11)上的风冷散热单元(12)；中负载区B区，所述中负载区B区至少包括B区机柜门(13)、设置在所述B区机柜门(13)上的中负载区水冷散热单元(14)以及设置在所述中负载区水冷散热单元(14)上的中负载区冷却液回路(15)，所述中负载区水冷散热单元(14)与所述冷却塔(2)之间通过所述流量调控管路(21)与所述中负载区冷却液回路(15)构成冷却塔供冷回路；以及高负载区C区，所述高负载区C区至少包括C区机柜门(16)、设置在所述C区机柜门(16)上的高负载区水冷散热单元(17)以及设置在所述高负载区水冷散热单元(17)上的高负载区冷却液回路(18)，所述高负载区水冷散热单元(17)与所述制冷机(3)之间通过所述高负载区冷却液回路(18)构成制冷机供冷回路。...

【技术特征摘要】
1.具有复合冷源的分区内冷型机柜散热系统，其特征在于，包括：机柜(1)、冷却塔(2)以及制冷机(3)；所述冷却塔(2)出水口处设置流量调控管路(21)，通过所述流量调控管路(21)对所述冷却塔(2)和所述制冷机(3)的低温水输出流量进行调控；所述制冷机(3)上设置换热循环管路(31)，所述冷却塔(2)与所述制冷机(3)之间通过所述流量调控管路(21)与所述换热循环管路(31)构成流动与换热循环回路；所述机柜(1)至少包括：低负载区A区，所述低负载区A区至少包括A区机柜门(11)以及设置在所述A区机柜门(11)上的风冷散热单元(12)；中负载区B区，所述中负载区B区至少包括B区机柜门(13)、设置在所述B区机柜门(13)上的中负载区水冷散热单元(14)以及设置在所述中负载区水冷散热单元(14)上的中负载区冷却液回路(15)，所述中负载区水冷散热单元(14)与所述冷却塔(2)之间通过所述流量调控管路(21)与所述中负载区冷却液回路(15)构成冷却塔供冷回路；以及高负载区C区，所述高负载区C区至少包括C区机柜门(16)、设置在所述C区机柜门(16)上的高负载区水冷散热单元(17)以及设置在所述高负载区水冷散热单元(17)上的高负载区冷却液回路(18)，所述高负载区水冷散热单元(17)与所述制冷机(3)之间通过所述高负载区冷却液回路(18)构成制冷机供冷回路。2.根据权利要求1所述的具有复合冷源的分区内冷型机柜散热系统，其特征在于，所述流量调控管路(21)包括：冷却塔出水管路(211)，所述冷却塔出水管路(211)一端与所述冷却塔(2)的出水口相连通；以及三通阀(212)，所述三通阀(212)的入水口与所述冷却塔出水管路(211)另一端相连通。3.根据权利要求2所述的具有复合冷源的分区内冷型机柜散热系统，其特征在于，所述换热循环管路(31)包括：制冷机进水管路(311)，所述制冷机进水管路(311)一端与所述制冷机(3)的进水口相连通，所述制冷机进水管路(311)另一端与所述三通阀(212)的第一出水口相连通；制冷机出水管路(312)，所述制冷机出水管路(312)连接在所述冷却塔(2)与所述制冷机(3)之间；以及水泵(313)，所述水泵(313)设置在所述制冷机出水管路(312)上。4.根据权利要求1所述的具有复合冷源的分区内冷型机柜散热系统，其特征在于，所述风冷散热单元(12)包括：A区轴流风扇(121)，所述A区轴流风扇(121)设置在所述A区机柜门(11)内部；以及A区控温传感器(122)，所述A区控温传感器(122)安装在所述A区机柜门(11)的活动铰链处。5.根据权利要求2所述的具有复合冷源的分区内冷型机柜散热系统，其特征在于，...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐赫彤，田浩，黄勇，郭亮，
申请(专利权)人：中国科学院长春光学精密机械与物理研究所，
类型：发明
国别省市：吉林,22